МАШИНОСТРОЕНИЕ

ПРИНЦИП РАБОТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

Тепловая труба - испарительно-конден - сационная система с двухфазным теплоносите­лем, в которой для возврата конденсата ис­пользуются силы поверхностного натяжения.

Термин «тепловая труба» применяется также к высокоэффективным теплопередающим уст­ройствам, в которых возврат конденсата осу­ществляется центробежными, электростатиче­скими объемными, магнитными объемными и осмотическими силами.

Тепловая труба состоит из герметичного корпуса, внутренние стенки которого выложе­ны фитилем, имеющим капиллярную структу­ру. Фитиль заполнен жидким теплоносителем, в свободном объеме внутренней полости нахо­дится паровая фаза теплоносителя. Тепловой поток передается путем непрерывной циркуля­ции испаряющегося и конденсирующегося теплоносителя. В результате испарения жидко­сти в зоне подвода теплоты и конденсации пара в зоне конденсации (отвод теплоты) возникает перепад давлений между концами трубы, пар перемещается вдоль трубы, переносит погло­щенную им теплоту. Возврат конденсата про­исходит по капиллярам фитиля под действием сил поверхностного натяжения.

Таким образом, тепловая труба есть теп­ловая машина, работающая по парожидкост - ному циклу и преобразующая теплоту в меха­ническую работу, затрачиваемую на прокачку теплоносителя. Тепловая труба может работать независимо от положения относительно на­правления силы тяжести, не нуждается во внешнем устройстве (насосе) для возврата жидкости. Наложение поля тяжести в зависи­мости от ориентации тепловой трубы и на­правления циркуляции теплоносителя может как облегчать, так и затруднять движение теп­лоносителя, а следовательно, передачу теплоты.

Разновидностью тепловых труб является термосифон (рис. 4.5.1), в котором фитиль от­сутствует, возврат конденсата происходит под действием гравитационных сил земного тяго­тения.

В процессе совершенствования конструк­ции и освоения широкого спектра теплоноси­телей от жидких металлов до жидкого гелия и разнообразных конструкционных материалов тепловыми трубами охвачен широкий диапазон рабочих температур (4...2000 К и выше). Реа­лизация процессов испарения и конденсации, характеризующихся высокой интенсивностью теплообмена, обусловливает высокую эффек­тивность теплопередачи тепловой трубы.

Водяная тепловая труба длиной 1 м и диаметром 20 мм способна передавать тепло­вую мощность 1 кВт при перепаде температур между внешними поверхностями зон испаре­ния и конденсации порядка 10 К. Основная часть перепада температур в тепловой трубе,

///-зона конденсации; qK - плотность

Теплового потока соответственно в зонах испарения и конденсации

Как правило, приходится на участки испарения и конденсации, в которых поток теплоты идет в поперечном направлении. Осевой перепад температур (изменение температуры насыще­ния пара вдоль оси трубы) относительно мал, а для водяной тепловой трубы составляет поряд­ка десятых долей градуса.

Рост плотности теплового потока в испа­рителе ограничивается кинетическим пределом (реактивная сила образующего пара может осушить фитиль) и кинетическими условиями (в фитиле достигается критическая плотность теплового потока - кризис теплообмена при кипении), что характерно для высоких давле­ний пара.

Выбор рабочей жидкости осуществляет­ся исходя из диапазона рабочих температур парового пространства (табл. 4.5.1). Заданному интервалу температур может соответствовать несколько рабочих жидкостей. Окончательный выбор производится на основе анализа ком­плекса их физических свойств. Рабочая жид­кость должна смачивать материалы корпуса и фитиля, быть совместимой (отсутствие хими­ческого и других взаимодействий) с материа­лом корпуса и фитиля, а также быть термиче­ски стойкой.

Яи +

Фитиль является капиллярным насосом. Основное его назначение - создание капилляр­ного напора для перемещения жидкости из конденсатора в испаритель. Фитиль должен также обеспечивать необходимое распределение

4.5.1. Некоторые рабочие жидкости для тепловых труб

Ориентировочный интервал рабочих

Жидкость

Температура кипения при

Фактор переноса N■10'1, кВт/м2

Материалы

Температур, К

0,1 МПа, К

2...4

Гелий

4

-

-

70... 100

Азот

77

0.9

Коррозионно-стойкая сталь

200...320

Аммиак

240

10

Коррозионно-стойкая сталь, никель, алюминий

210...310

Фреон-12

243

1

Коррозионно-стойкая сталь, медь

240...380

Метанол

338

5

Медь

280...470

Вода

373

50

Медь, никель

460... 770

Ртуть

629

200

670... 1100

Калий

1033

50

Коррозионно-стойкая сталь

770... 1200

Натрий

1156

300

670... 1500

Литий

1603

800

Тантал

1200... 1800

Сплав 22/78 натрий-калий

1057

100

Коррозионно-стойкая сталь, инконель

1400... 2000

Кальций

1673

-

Молибден

1800...2400

Индий

2273

-

Вольфрам и 26 % рения

ПРИНЦИП РАБОТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

ПРИНЦИП РАБОТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

О

ПРИНЦИП РАБОТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ТЕПЛОВЫХ ТРУБ

10

11

12

13

Рис. 4.5.2. Фитили, используемые в тепловых трубах:

А - первого поколения; б - второго поколения (теплопередача через транспортную зону), в-третьего поколения (теплопередача и транспорт теплоносителя разделены), 1 - сетча­тый; 2 - капиллярные отверстия в слое металла; 3 - аксиальные канавки, 4 - коаксиаль­ные зазоры; 5 - аксиальные канавки, покрытые капиллярным материалом; б - асим­метричные каналы; 7 - гофрированный капиллярный; 8 - полигонного типа; 9 - асим­метричный артериальный; 10- симметричный артериальный; 11 - с артерией из порис­того порошкового материала с дополнительными полостями для избытка теплоносителя; 12- с артерией из гофрированного капиллярного материала; 13 - туннельный

Жидкости по всей зоне испарения, т. е. ко всем ее точкам, где может быть осуществлен подвод теплоты. Часто решение этих двух задач требу­ет использования фитилей различной формы (рис. 4.5.2).

Гомогенные фитили - сетки, пенистые структуры, войлок, волокна и порошковые материалы. Часто используются фитили, вы­полненные из сетки и ткани саржевого плете­ния. Их изготовляют с порами различного раз­мера и из разных материалов, включая корро­зионно-стойкую сталь, никель, медь и алюми­ний. Применяются гомогенные фитили, изго­товленные из металлической ваты, в частности войлочные. Изменяя степень сжатия войлока в процессе сборки трубы, можно варьировать размер полученных пор. Используя удаляемые металлические стержни, можно образовать в теле войлока систему артерий. Керамические волокнистые материалы обычно имеют поры малого размера. Основной их недостаток за­ключается в малой жесткости, вследствие чего они обычно требуют применения несущего каркаса (например, металлической сетки).

Большой расход жидкости обеспечивает­ся применением спеченных из разных материа­лов в виде шариков порошков мелкопористой структуры, при необходимости дополняемой артериями с повышенными проходными сече­ниями.

Другой тип фитиля образуют канавки и артериальные фитили. Они могут сочетаться с гомогенными для обеспечения распределения жидкости по периметру. Артериальные фитили следует применять в высокоэффективных теп­лообменных трубах, когда градиенты темпера­тур должны быть сведены к минимуму. При проектировании тепловых труб с артериаль­ными фитилями следует обращать внимание на возможность закупорки артерий паровым либо газовым пузырем, существенно снижающей теплопередающую способность трубы.

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Производство и продажа хонинговальных головок

Хонинговальные головки 36-160 мм. Контакты для заказов хонголовок: Украина: +38 050 457 1330 Россия: delo7.ru - представитель в России hon@msd.com.ua Видео обзор хонов от 60 до 80мм: Видео хонголовок с …

ЭКСТРУДЕРЫ

Рис. 7.2.19. Узел смыкания гидромеханического типа Экструдеры применяют в качестве гене­раторов расплава в агрегатах для гранулирова­ния пластичных материалов, нанесения тон­кослойных покрытий и пластмассовой изоля­ции, дублирования пленок, для производства пленки, листов, …

ВАКУУМНАЯ СУБЛИМАЦИОННАЯ АППАРАТУРА

Основными частями оборудования для сублимационной сушки и очистки веществ яв­ляются сублимационная камера (или сублима­тор), десублиматор и вакуум-насосная система. В состав сублимационной сушильной установ­ки, помимо этого, входят морозильный аппарат и холодильное …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.